Ejercicios Resueltos de Física

EJERCICIOS RESUELTOS DE FÍSICA: ESTÁTICA HIDROSTÁTICA DILATACIÓN VECTORES INTEGRANTES DE GRUPO: -LLUSCO AJNO FRANZ ISRAEL -POSTO CUTI BRAYAN -CLEMENTE SILVESTRE ELMER -BLANCO AGUIRRE LUIS FERNANDO -ARUNI FERNANDEZ WILLMER -MAMANI SUSARA DANIEL -CONDARCO EVER -POCOMA LAURA ABEL

CURSO: 6TO “B”

AÑO: 2014

G

HIDROSTATICA 1.- Una estrella de neutrones tiene un radio de 10 Km y una masa de 2 X 1030 Kg. ¿Cuánto pesaría un volumen de 1cm3 de esa estrella, bajo la influencia de la atracción gravitacional en la superficie de la tierra?

DATOS: r=10Km m=2x1030 Kg V=1cm3 W=?

SOLUCIÓN

      Es decir, cada cm3 de la estrella tendrá una masa de 0,5x1012 Kg, por lo tanto en la superficie de la tierra pesará.

  ( ) 2. ¿Cuál es la presión hidrostática a una profundidad de 1200m bajo el agua? ¿Cuál es la fuerza ejercida sobre un superficie de 4 cm2 situada a esa profundidad?

Datos: P=? H=1200m F=? A=4cm2 SOLUCIÓN:



          3.-Una probeta de 80 cm de altura está llena: a) de aceite, b) de agua, c) de mercurio. Calcular la presión hidrostática en fondo y a fuerza sobre el mismo si la probeta tiene un radio interior de 1.5 cm (densidad del aceite: 0,91*103 Kg/m3

DATOS: H=80Cm P=? F=? R=1.5 m

SOLICIÓN:

  ( )       F=5.54 N

4.-Un hombre de masa igual a 75 Kg está parado sobre una plataforma que t iene 900 cm2 de área, colocada sobre un tubo.

¿A qué altura subirá en el tubo verticaal? ¿a qué altura subirá se el área de la plataforma se reduce a la mitad?

Datos: m= 75 Kg A= 900cm2 H=?

SOLUCIÓN :

                           A-------h=0.83m Ao=----ho= 1.66m

5. En una represa hidráulica la fuerza hacia arriba en la plataforma p, que tiene de área 5 dm2, es de 10000N en émbolo p tiene un área de 50 cm2 ¿Qué fuerza se ejerce el émbolo?

DATOS: a= 5 dm2 f=10000N A=50Cm2

F=?

SOLUCIÓN:

               6.- Un pedazo de metal pesa 1800 N en el aire y 1400 N cuando se sumerge en agua ¿Cuál es la densidad del metal?

DATOS: W=1800N (aire) W= 1400 8agua)

  SOLUCIÓN:

                         7.- Un anillo de oro tiene un peso de 1 N en el aire y de 0.94 N en el agua ¡¿Cuál es su volumen? ¿Está hecho de oro puro?

DATOS: d oro=19.3 g/cm3 w= 1N (aire) W= 0.94 N (agua) V=?

SOLUCIÓN:

                            Por tanto: no es oro puro

8. Un cuerpo experimenta un empuje de 25N si se le sumerge en agua, de 23N si se le sumerge en aceite y de 20 si se le sumerge en alcohol. Hallar las densidades del aceite y del alcohol.

DATOS: W (agua)= 25N W (aceite)= 23N W(alcohol)= 20N

SOLUCIÓN:

           

                  

9.-Un bloque de piedra cuya densidad es de 2600 Kg/ m3 pesa 4.90 N en el agua. Hallar su peso en aire

DATOS: D=2600 Kg/m3 W (agua)= 4.90 N W (aire)= ¿

SOLUCIÓN:

            

          10. ¿Cuál es la profundidad de un pozo de una mina de carbón si la presión atmosférica es 16.5 Pa más que en la superficie?

DATOS: H=? P= 16.6 Pa+p.atm

SOLUCIÓN:

                   DILATACIÓN 1) ¿Cuál será el coeficiente de dilatación lineal de un metal sabiendo que la temperatura varía de 95 °C a °C cuando un alambre de ese metal pasa de 160 m a 159,82 m?

DATOS: t°1 = 95 °C t°2 = 20 °C l1 = 160 m l2 = 159,82 m SOLUCIÓN:

Δl = α.l1.Δt° Δl = α.l1.Δt°

Δl/(l1.Δt°) = α α = (l2 - l1)/[(t°2 - t°1).l1] α = (159,82 m - 160 m)/[(20 °C - 95 °C).160 m] Realizamos las cuentas: α = (-0,18 m)/(-75 °C.160 m) α = (-0,18 m)/(-12.000 °C.m) Cancelamos los signos negativos: α = 0,18 m/(12.000 °C.m) α = 0,000015/°C

2) ¿Cuál es el aumento de temperatura sufrido por un trozo de cinc que experimenta una variación de volumen de 0,012 dm³, si su volumen inicial es de 8 dm³?

DATOS: ΔV = 0,012 dm³ V1 = 8 dm³ αCinc = 0,00003/°C

SOLUCIÓN: ΔV = 3.α.V1.Δt ΔV/(3.α.V1) = Δt Δt = 0,012 dm³/*3.(0,00003/°C).8 dm³+ Δt = 16,67 °C

3) Calcular la longitud de un hilo de cobre (α = 0,0000117/°C) calentado por el sol hasta 55 °C, si a 0°C su longitud era de 1400 m

DATOS: t°1 = 0 °C t°2 = 55 °C l1 = 1400 m α = 0,0000117/°C

SOLUCIÓN: l2 - l1 = α.l1.Δt° l2 = α.l1.Δt°  l1 l2 = (0,0000117/°C).1400 m.(55 °C - 0 °C) + 1400 m

l2 = 1400,9009 m

4) Calcular la relación de longitudes que deben cumplir dos varillas cuyos coeficientes de dilatación son de 0,0000097/°C y 0,0000117/°C, para que a cualquier temperatura la diferencia sea de 5 cm.

DATOS: Diferencia = 5 cm = 0,05 m αv1 = 0,0000097/°C αv2 = 0,0000117/°C

SOLUCIÓN: Δlv1 = αv1.l1,v1.Δt°v1 Δlv2 = αv2.l1,v2.Δt°v2 Las temperaturas iniciales y finales son iguales: Δt°v1 = Δt°v2 Lo que pide es: Δlv1 - Δlv2 = 0,05 m Pero esto no es opción, porque depende de los coeficientes de dilatación de cada metal y se resuelve haciendo la razón entre ellos: r = αv2/αv1 r = 0,0000117/°C/0,0000097/°C

r = 1,2062 5) Una cinta métrica de acero (α = 0,000012/°C) es exacta a 0 °C. Se efectúa una medición de 50 m un día en que la temperatura es de 32 °C. ¿Cuál es su verdadero valor?

DATOS: t°1 = 0 °C t°2 = 32 °C l2 = 50 m α = 0,000012/°C SOLUCIÓN: Δl = α.l1.Δt° (l2 - l1) = α.l1.Δt° (l2 - l1)/l1 = α.Δt° l2/l1 - 1 = α.Δt° l2/l1 = α.Δt°  1 l1 = l2/(α.Δt°  1)

l1 = 50 m/[(0,000012/°C).(32 °C - 0 °C) + 1]

l1 = 49,808 m 6. A una temperatura de 15° C una varilla de hierro tiene una longitud de 5 metros. ¿cuál será su longitud al aumentar la temperatura a 25 ° C? DATOS:

To=15°c Lo=5M Lf=25 SOLUCIÓN:

αFe = 11.7 x10 -6 Lf = Lo*1  α (Tf –To)] To = 15° C Lf = 5 m[1+ 11.7 x 10 -6° C-1 Tf = 25° C (25 ° C -15° C) se dilató 0.000585 m. Lf = 5.000585 metros

7. ¿Cuál es la longitud de un cable de cobre al disminuir la temperatura a14 ° C, si con una temperatura de 42 ° C mide 416 metros? DATOS: Tf = 14 ° C To = 42 ° C SOLUCIÓN: Lf = Lo[1 + α (Tf –To)]

Lf =416 m[1+ 16.7 x 10 -6 ° C -1 Lo = 416 m (14° C-42 ° C) =415.80547 m Se contrajo 0.19453 m.